一种固定翼垂直起降电动飞机的机翼结构及飞机的制作方法

[0001]
本实用新型涉及飞机机翼领域，尤其涉及一种固定翼垂直起降电动飞机的机翼结构及飞机。


背景技术：

[0002]
垂直起降电动飞机使用电力推进系统代替内燃机动力，具备直升机垂直起降的优势，在巡航阶段利用固定翼飞机的优势，从而获得了很多优点和独特品质。最突出的优点是节能环保，不需要特殊的起飞、着陆跑道，应用场景广泛，是未来城市间空中通勤交通工具的首选。垂直起降电动飞机工作时不会产生的废气、效率高、能耗低，同时实现接近零排放，噪声和振动水平很低，乘坐舒适性好。此外，垂直起降电动飞机还具有安全可靠(不会发生爆炸和燃料泄漏)、结构简单、操作使用简便、维修性好、费用低、经济性好等特点。对环境保护和空气的洁净是十分有益的，可以说几乎是“零污染”。
[0003]
在设计上垂直起降纯电动飞机也有很多优势：总体布局灵活，可采用最佳布局和创新布局，可设计出具有不同应用场景，不同外形结构的飞机，满足特殊用途需要。目前，垂直起降电动飞机属于新兴的产品，国外的相关企业已经开始推出此类的飞行器。在国内，垂直起降飞行器，属于起步状态，仅有一两家公司推出类似的产品。
[0004]
但是在飞机续航方面，现有技术在飞机总起飞重量不变得情况下，只有通过增加动力电池系统的重量的方法，提供更多的能量增加飞机航程，但增加动力电池系统重量必然要减少飞机的有效载重。这与产生较高经济效益的初衷不符，所以导致飞机的应用场景受限，降低了飞机的使用效率，另外飞机零件数量多也导致飞机的使用效率降低。
[0005]
本使用新型提供一种固定翼垂直起降电动飞机的机翼结构，简化飞机升桨安装形式，减少零件数量。


技术实现要素：

[0006]
本实用新型所要解决的技术问题在于现有的技术中，飞机的载重量与飞机续航相矛盾，导致飞机应用场景受限，提供一种固定翼垂直起降电动飞机的机翼结构及飞机，所述一种固定翼垂直起降电动飞机的机翼结构包括：
[0007]
蒙皮、多个翼肋肋板、管梁和撑杆，多个所述翼肋肋板上设置有数量相同的通孔，所述管梁穿过通孔支撑翼肋肋板，所述蒙皮覆盖包裹多个所述翼肋肋板，多个所述翼肋肋板中两个翼肋肋板上设置有加强片，所述撑杆通过金属接头与所述加强片固定连接，所述撑杆两端设置有电机安装座，所述电机安装座用于安装驱动电机。
[0008]
进一步地，所述翼肋肋板数量为9个，由机身向外依次设置为第一至第九肋板，每个所述翼肋肋板上依次设置有三个通孔，分别为第一通孔、第二通孔和第三通孔。
[0009]
进一步地，所述管梁包括前梁和后梁，所述前梁穿过所述第一通孔设置，所述后梁穿过所述第三通孔设置。
[0010]
进一步地，第三肋板和第七肋板上设置有所述加强片，所述加强片上设置有安装
孔，所述安装孔用于安装管梁，所述加强片胶合在所述第一通孔和所述第三通孔处。
[0011]
进一步地，所述第三肋板和所述第七肋板的两面都设置有所述加强片。
[0012]
进一步地，所述金属接头与所述加强片通过紧固件固定连接。
[0013]
进一步地，所述金属接头与所述加强片间垫有衬套。
[0014]
进一步地，所述撑杆包括内撑杆和外撑杆，所述内撑杆安装在所述第三肋板下方，所述外撑杆安装在所述第七肋板下方。
[0015]
进一步地，所述电机输出轴固定安装有螺旋桨。
[0016]
另一方面本实用新型还提供一种固定翼垂直起降电动飞机，所述飞机包括如上所述的固定翼垂直起降电动飞机的机翼结构。
[0017]
实施本实用新型，具有如下有益效果：
[0018]
1.本实用新型采用了加强板加强肋板，然后通过内、外撑杆负载驱动电机，简化了驱动电机的安装结构，减少了零部件的使用，减轻了飞机本身的质量，节约了成本，提升了飞机载重及续航能力。
[0019]
2.本实用新型采用了加强板，使得肋板结构强度增强，能够搭载撑杆以及撑杆上安装的驱动电机，简化了驱动电机的安装结构，减轻飞机机身重量，提升飞机载重及续航，提升飞机实用性及适用范围。
[0020]
3.本使用新型将内、外撑杆分别安装在第三肋板和第七肋板下方，使得内、外撑杆间隔距离合适，内、外撑杆上安装的驱动电机能够正常工作不互相影响，保证了飞机使用的安全性。
附图说明
[0021]
图1是本实用新型的机械结构图；
[0022]
图2是本实用新型蒙皮的结构图；
[0023]
图3是本实用新型第三肋板的结构图；
[0024]
图4是本实用新型第三肋板、加强板与撑杆的连接结构图；
[0025]
图5是本实用新型加强片的结构图；
[0026]
图6是本实用新型金属接头的结构图。
[0027]
说明书附图中附图标记对应应为：1-机翼结构、11-前梁、12-后梁、13-第三肋板、131-加强片、14-第七肋板、15-内撑杆、16-外撑杆、17-下蒙皮、18-电机安装座、19-金属接头。
具体实施方式
[0028]
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。
[0029]
实施例
[0030]
本实用新型所要解决的技术问题在于现有的技术中，飞机的载重量与飞机续航相矛盾，导致飞机应用场景受限，提供一种固定翼垂直起降电动飞机的机翼结构，所述一种固定翼垂直起降电动飞机的机翼结构包括：蒙皮、多个翼肋肋板、管梁和撑杆，多个所述翼肋肋板上设置有数量相同的通孔，所述管梁穿过通孔支撑翼肋肋板，所述蒙皮覆盖包裹多个
所述翼肋肋板，多个所述翼肋肋板中两个翼肋肋板上设置有加强片131，所述撑杆通过金属接头19与所述加强片131固定连接，所述撑杆两端设置有电机安装座18，用于安装驱动电机。
[0031]
在一个具体的实施方式中，所述翼肋肋板数量为9个，由机身向外依次设置为第一至第九肋板，每个所述翼肋肋板上依次设置有三个通孔，分别为第一通孔、第二通孔和第三通孔。
[0032]
在一个具体的实施方式中，所述管梁包括前梁11和后梁12，所述前梁11 穿过所述第一通孔设置，所述后梁12穿过所述第三通孔设置。
[0033]
在一个具体的实施方式中，第三肋板13和第七肋板14上设置有所述加强片131，所述加强片131上设置有安装孔，所述安装孔用于安装管梁，所述加强片胶合在所述第一通孔和所述第三通孔处。
[0034]
在一个具体的实施方式中，所述第三肋板13和所述第七肋板14的两面都设置有所述加强片。
[0035]
在一个具体的实施方式中，所述金属接头19与所述加强片131通过紧固件固定连接。
[0036]
在一个具体的实施方式中，所述金属接头19与所述加强片间垫有衬套。
[0037]
在一个具体的实施方式中，所述撑杆包括内撑杆15和外撑杆16，所述内撑杆15安装在所述第三肋板13下方，所述外撑杆16安装在所述第七肋板14下方。
[0038]
在一个具体的实施方式中，所述电机输出轴固定安装有螺旋桨。
[0039]
固定翼垂直起降电动飞机的机翼结构的工作原理：
[0040]
其主要由机翼前后梁，及位于机翼第三、七肋板及加强片、撑杆、金属接头，衬套等组成。前后梁管提供整个机翼组件的支撑，为整机的主受力结构。复合翼肋结构位于机翼靠近第3及第7根肋板的位置，在垂直起飞过程，升力通过升桨主要通过驱动电机产生，经过第3、第7复合复合翼肋传递到机翼的前后梁结构上。
[0041]
本实施例一种垂直起降电动飞机复合翼肋结构的前后管，由200g/m2面密度的t300碳纤维平纹预浸料，通过缠绕工艺制程，其铺层角度为
±
45度，管壁厚度为2mm。在完成固化循环，且温度降到80度以下时，进行脱模处理。前后梁穿过肋板的安装孔，通过中温环氧胶黏剂填充接头，室温固化处理。在胶接过程中，通过工装定位两根梁的相对位置，与肋板的胶接区域进行打磨处理，去除表面一层树脂，然后用异丙醇处理之后，将复合翼肋板及其加强板穿到梁上，通过夹具定好相应位置，涂刷一层环氧胶，胶缝填满。
[0042]
本实施例肋板的加强板，与肋板一起作用，垂直起飞过程，电机提供的升力通过胶合后的复合翼肋传递到梁上。两侧加强板与肋板胶接，增加了整体的强度，提高肋板的扭转刚度，在飞机偏航飞行时，复合翼肋受侧向力时，加强之后的肋板满足刚度的要求，不会发生明显的变形。复合翼肋，由1/4厚度,密度64kg/m3密度的pvc闭孔泡沫作为夹芯，两侧分别铺贴4层200g/m2密度的碳纤维平纹预浸料，通过真空袋压工艺成型，其铺层角度为
±
45度，固化完成后，加工两根管梁的安装孔，方便与机翼前后梁进行连接。翼肋加强片，由1/4 厚度,密度64kg/m3密度的pvc闭孔泡沫作为夹芯，两侧分别铺贴4层200g/m2 面密度的碳纤维平纹预浸料，通过真空袋压工艺成型，其铺层角度为
±
45度，固化完成后，加工两根管梁的安装孔。方便与机翼前后梁进行连接。加工完毕后，分别贴合在复合翼肋的两侧，作为加强
层，增加肋板的强度与刚度。复合翼肋和加强片加工完成后，两根梁管分别穿过安装孔，此时加强片和肋板可以进行贴合固化。
[0043]
本发明复合翼肋与撑杆的金属接头由a304不锈钢制成，采用折弯工艺，开口与加强之后的复合翼肋尺寸相同。撑杆在与金属接头连接在金属接头与复合翼肋连接之前完成，在撑杆与金属接头连接位置进行适当的打磨处理，去除表面一层树脂，然后用异丙醇处理之后，插入金属接头，用胶黏剂胶接固定。在撑杆与接头连接完成之后，先将衬套埋入到翼肋连与接头连接点处，然后直接将翼肋插入接头开口，通过螺栓连接固定。由于复合材料承受螺栓压力能力较差，衬套在某些程度上能够起到保护翼肋的作用，同时也能保证螺栓拧紧。
[0044]
本发明使用的胶黏剂为中温环氧胶黏剂，主要涂覆在复合翼肋与加强片、管梁与肋板穿线孔、蒙皮与肋板结合面之间，起到连接作用。同时，在泡沫敞开的的区域也涂刷一层环氧胶黏剂，起到泡沫夹芯密封的作用，防止水汽进入夹芯件，增加整机的重量。
[0045]
实施本实施例，具有如下有益效果：
[0046]
1.本实用新型采用了加强板加强肋板，然后通过内、外撑杆负载驱动电机，简化了驱动电机的安装结构，减少了零部件的使用，减轻了飞机本身的质量，节约了成本，提升了飞机载重及续航能力。
[0047]
2.本实用新型采用了加强板，使得肋板结构强度增强，能够搭载撑杆以及撑杆上安装的驱动电机，简化了驱动电机的安装结构，减轻飞机机身重量，提升飞机载重及续航，提升飞机实用性及适用范围。
[0048]
3.本使用新型将内、外撑杆分别安装在第三肋板和第七肋板下方，使得内、外撑杆间隔距离合适，内、外撑杆上安装的驱动电机能够正常工作不互相影响，保证了飞机使用的安全性。
[0049]
实施例
[0050]
本实用新型所要解决的技术问题在于现有的技术中，飞机的载重量与飞机续航相矛盾，导致飞机应用场景受限，提供一种固定翼垂直起降电动飞机的机翼结构，所述一种固定翼垂直起降电动飞机的机翼结构包括：蒙皮、多个翼肋肋板、管梁和撑杆，多个所述翼肋肋板上设置有数量相同的通孔，所述管梁穿过通孔支撑翼肋肋板，所述蒙皮覆盖包裹多个所述翼肋肋板，多个所述翼肋肋板中两个翼肋肋板上设置有加强片131，所述撑杆通过金属接头19与所述加强片131固定连接，所述撑杆两端设置有电机安装座18，用于安装驱动电机。
[0051]
在一个具体的实施方式中，所述翼肋肋板数量为9个，由机身向外依次设置为第一至第九肋板，每个所述翼肋肋板上依次设置有三个通孔，分别为第一通孔、第二通孔和第三通孔。
[0052]
在一个具体的实施方式中，所述管梁包括前梁11和后梁12，所述前梁11 穿过所述第一通孔设置，所述后梁12穿过所述第三通孔设置。
[0053]
在一个具体的实施方式中，所述第三肋板13和所述第七肋板14上设置有所述加强片131，所述加强片131上设置有安装孔，所述安装孔用于安装管梁，所述加强片胶合在所述第一通孔和所述第三通孔处。
[0054]
在一个具体的实施方式中，所述第三肋板13和所述第七肋板14的两面都设置有所
述加强片。
[0055]
在一个具体的实施方式中，所述金属接头19与所述加强片131通过紧固件固定连接。
[0056]
在一个具体的实施方式中，所述金属接头19与所述加强片间垫有衬套。
[0057]
在一个具体的实施方式中，所述撑杆包括内撑杆15和外撑杆16，所述内撑杆15安装在所述第三肋板13下方，所述外撑杆16安装在所述第七肋板14下方。
[0058]
在一个具体的实施方式中，所述电机输出轴固定安装有螺旋桨。
[0059]
另一方面本实用新型还提供一种固定翼垂直起降电动飞机，所述飞机包括如上所述的固定翼垂直起降电动飞机的机翼结构。
[0060]
安装附图1所示，首先先将前梁11、后梁12、第三肋板13、第七肋板14、以及图示中其他普通肋板在工装上定位，然后进行胶接处理。将胶接好的骨架通过工装定位上蒙皮上，然后进行与上蒙皮进行胶接。接下来下蒙皮17扣合在胶接好的图1所示的结构上。用撑杆穿过金属接头19，将撑杆胶接在金属接头 19上，同样撑杆在胶接前在胶接位置进行打磨处理，然后用溶剂异丙醇清理。最后将连接好的撑杆和金属接头19组件，用螺栓穿过金属接头19的连接孔分别连接到第三翼肋和第七翼肋上。将驱动电机安装在电机安装座18上，整个机翼结构既完成装配。在航电线缆连接完之后，即可进行系统测试。
[0061]
需要注意，第三复合翼肋在与前梁13、后梁12胶接前，首先将第三普通肋板和加强片131分别对胶接面进行打磨处理，打磨后用溶剂异丙醇清理，之后胶接成复合肋板，方可穿过前后梁进行骨架装配。该处理同样也适用于待胶接的第七肋板。
[0062]
实施本实用新型，具有如下有益效果：
[0063]
1.本实用新型采用了加强板加强肋板，然后通过内、外撑杆负载驱动电机，简化了驱动电机的安装结构，减少了零部件的使用，减轻了飞机本身的质量，节约了成本，提升了飞机载重及续航能力。
[0064]
2.本实用新型采用了加强板，使得肋板结构强度增强，能够搭载撑杆以及撑杆上安装的驱动电机，简化了驱动电机的安装结构，减轻飞机机身重量，提升飞机载重及续航，提升飞机实用性及适用范围。
[0065]
3.本使用新型将内、外撑杆分别安装在第三肋板和第七肋板下方，使得内、外撑杆间隔距离合适，内、外撑杆上安装的驱动电机能够正常工作不互相影响，保证了飞机使用的安全性。
[0066]
上所揭露的仅为本实用新型的几个较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

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